Silizium-Photonik-Technologie

Silizium-Photonik-Technologie

Da der Prozess des Chips allmählich schrumpft, werden verschiedene durch die Verbindung verursachte Effekte zu einem wichtigen Faktor, der die Leistung des Chips beeinflusst. Die Chip-Verbindung ist einer der aktuellen technischen Engpässe, und die optoelektronische Technologie auf Siliziumbasis könnte dieses Problem lösen. Die Silizium-Photonik-Technologie ist eineoptische KommunikationTechnologie, die zur Datenübertragung einen Laserstrahl anstelle eines elektronischen Halbleitersignals verwendet. Es handelt sich um eine Technologie der neuen Generation, die auf Silizium und siliziumbasierten Substratmaterialien basiert und den bestehenden CMOS-Prozess nutztoptisches GerätEntwicklung und Integration. Sein größter Vorteil besteht darin, dass er über eine sehr hohe Übertragungsrate verfügt, wodurch die Datenübertragungsgeschwindigkeit zwischen den Prozessorkernen um das Hundertfache oder mehr beschleunigt werden kann, und auch die Energieeffizienz ist sehr hoch, sodass er als Halbleiter der neuen Generation gilt Technologie.

In der Vergangenheit wurde die Siliziumphotonik auf SOI entwickelt, doch SOI-Wafer sind teuer und nicht unbedingt das beste Material für alle verschiedenen Photonikfunktionen. Gleichzeitig wird die Hochgeschwindigkeitsmodulation auf Siliziummaterialien mit zunehmenden Datenraten zu einem Engpass, sodass eine Vielzahl neuer Materialien wie LNO-Filme, InP, BTO, Polymere und Plasmamaterialien entwickelt wurden, um eine höhere Leistung zu erzielen.

Das große Potenzial der Siliziumphotonik liegt in der Integration mehrerer Funktionen in einem einzigen Gehäuse und der Herstellung der meisten oder aller davon als Teil eines einzelnen Chips oder Chipstapels unter Verwendung derselben Produktionsanlagen, die auch für die Herstellung fortschrittlicher mikroelektronischer Geräte verwendet werden (siehe Abbildung 3). . Dadurch werden die Kosten für die Datenübertragung drastisch gesenktoptische Fasernund Möglichkeiten für eine Vielzahl radikal neuer Anwendungen schaffenPhotonikDies ermöglicht den Bau hochkomplexer Systeme zu sehr geringen Kosten.

Es entstehen viele Anwendungen für komplexe photonische Siliziumsysteme, die häufigste ist die Datenkommunikation. Dazu gehören digitale Kommunikation mit hoher Bandbreite für Nahbereichsanwendungen, komplexe Modulationsschemata für Fernbereichsanwendungen und kohärente Kommunikation. Neben der Datenkommunikation werden zahlreiche neue Anwendungen dieser Technologie sowohl in der Wirtschaft als auch in der Wissenschaft erforscht. Zu diesen Anwendungen gehören: Nanophotonik (Nano-Optomechanik) und Physik der kondensierten Materie, Biosensorik, nichtlineare Optik, LiDAR-Systeme, optische Gyroskope, integrierte HFOptoelektronik, integrierte Funk-Transceiver, kohärente Kommunikation, neuLichtquellen, Reduzierung des Laserrauschens, Gassensoren, integrierte Photonik mit sehr langen Wellenlängen, Hochgeschwindigkeits- und Mikrowellensignalverarbeitung usw. Zu den besonders vielversprechenden Bereichen gehören Biosensorik, Bildgebung, Lidar, Trägheitssensorik, hybride photonisch-radiofrequente integrierte Schaltkreise (RFics) und Signale Verarbeitung.


Zeitpunkt der Veröffentlichung: 02.07.2024